余热锅炉积灰和腐蚀机理与防范措施(2021版)

( 安全技术 )

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余热锅炉积灰和腐蚀机理与防

范措施(2021版)

Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people

make mistakes

余热锅炉积灰和腐蚀机理与防范措施

(2021版)

余热锅炉是余热回收的主要手段之一，其特点为热负荷不稳定、烟气中含尘量大、烟气有腐蚀性。下面，简述积灰和腐蚀形成的机理，以及积灰和腐蚀的防范。

1．积灰形成的机理

余热锅炉受热面上的积灰一般可分为松散性、粘附性和粘结性三种。

(1)松散性的积灰。由于分子引力和静电引力的作用而形成，主要发生在低温区的锅炉受热面上，一般是小于200mm的微小颗粒，大部分是10~50μm。它往往在管子背部形成，只有在烟速很小或烟尘颗粒很细时才会在管子的正面形成。这种积灰会大大恶化传热效果，但很容易用机械清灰法除掉。

(2)粘附性的积灰。主要是在烟尘中含有较多低熔点金属元素的情况下形成，这些金属元素的氧化物或硫化物，在高温烟气中大都呈气态，烟温降低时即形成凝结物，变成粘附性较强的物质。它对管子表面附着力很强，易积成封闭性的灰环，如不施加外力一般不会自行脱落。但因质地较松软，即使积灰厚度增加也不会结成硬壳，通过振打吹扫即可清除。

(3)粘结性的积灰。产生在高温区和“过渡温区”。当烟气对管子横向冲刷时，主要在管子的正面形成，会引起烟气阻力迅速增加，直到烟道完全堵塞被迫停炉为止。粘结性积灰是烟尘颗粒呈熔融状态或呈粘性状态所引起的，也可能是活性固体颗粒与烟气中某些成分起化学反应，在积灰的沉积层上发生了二次物理化学过程而形成。这种积灰危害很大，需要认真研究并加以处理。

2．腐蚀形成的机理

余热锅炉的腐蚀一般分为低温腐蚀和高温腐蚀。低温腐蚀的特点是均匀性腐蚀，它使管壁厚度逐渐减薄以至破裂；高温腐蚀的特点是局部溃疡性腐蚀，它使管子因管壁穿孔而破坏。

(1)低温腐蚀。当进入余热锅炉的烟气中含有较多二氧化硫时，其中一部分会进一步转化为三氧化硫，并与烟气中水蒸汽结合而生成硫酸。当锅炉受热面壁温低于所生成的硫酸露点时，硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀，称为低温腐蚀。

除三氧化硫外、氯气和二氧化硫等也会产生低温腐蚀。但它们都发生在烟气中水蒸汽的露点以下，因露点温度很低，在余热锅炉中可不予考虑。

(2)高温腐蚀。当余热锅炉受热面的壁温高于硫酸露点，烟气温度在500℃以上的区域发生的腐蚀称为高温腐蚀。过热器、再热器、省煤器、辐射室中的水冷壁管、金属固定件等都可能产生这种腐蚀，其特点是局部深陷的溃疡性腐蚀。

3．积灰的防止

(1)采用足够大的“空腔辐射冷却室”。利用烟气中三原子气体和烟尘的有效辐射传热，将高温烟气迅速冷却到烟尘的粘结温度以下，使烟层变成固体灰粒。再加上冷却室容积大，烟速又低，大部分烟尘尚未和管子接触就被分离沉积下来。即使有一些松散的积灰

附着于管壁上，也很容易用机械方法消除。

国内外大量的试验数据和实践经验表明，辐射冷却室以将烟尘温度冷却到700℃以下为理想。现在一般是将这一温度设计在650℃左右，因出口烟温过低将使冷却室受热面明显增大，并使炉子的技术经济综合效果有所降低。

(2)在一定的温度区内（如500℃以上），采用鳍片管组成膜式水冷壁作为受热面将全部砖墙遮盖起来。避免烟尘与砖墙接触，产生积灰的核心。因为由这个核心生长出来的积灰是很难清除的，并且会无限制地生长下去，从而产生严重的后果。

(3)在余热锅炉内部不要设置容易引起积灰的结构，如采用锅水强制循环方式；将对流受热面改为膜式水冷壁的屏式受热面；烟道隔墙不宜用耐火砖砌筑，应由膜式水冷壁的屏式受热面组成；一般不采用烟气横向冲刷管束的方式；锅炉灰斗不宜设计成四壁倾斜的形式等。

4．腐蚀的防止

(1)防止低温腐蚀的几个措施：使余热锅炉受热面的壁温超过露

点；采用密封炉墙；使烟气纵向冲刷受热面；在烟气的急转弯处和烟气停滞的死角及清灰困难的部位采取局部保护措施；在受热面上涂保护层，如聚四氟乙烯、陶瓷涂料、铅、镍、聚酯及其它有机材料。

(2)防止高温腐蚀的几个措施：控制金属温度，使它低于开始出现高温腐蚀的温度；保持受热面的清洁，及时清除积灰；选择耐高温腐蚀的金属材料或涂料；使用附加剂，在烟气中加入镁、铝、钙、硅等氧化物后，由于能与烟尘起作用，生成高熔点的化合物，改变积灰的晶体结构，从而可以避免或减轻高温积灰造成的腐蚀。

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